[發(fā)明專利]一種用于邊坡柔性防護系統(tǒng)的簧式屈服型耗能器及設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010058128.9
• 申請日: 2020-01-18
• 公開（公告）號: CN111254947B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余志祥;駱麗茹;廖林緒;許滸;趙雷;齊欣
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;F16F3/02;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 武漢兮悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42246
• 代理人: 劉洪雨

本發(fā)明公開了一種用于邊坡柔性防護系統(tǒng)的簧式屈服型耗能器及設(shè)計方法。該耗能器包括彈簧鋼、轉(zhuǎn)軸、銷軸、C形夾具、弧形耳板。其中，彈簧鋼緊密纏繞在轉(zhuǎn)軸上，同時帶孔一端延轉(zhuǎn)軸切向伸出一段距離并通過孔洞與柔性防護系統(tǒng)的支撐繩相連，另一端與轉(zhuǎn)軸焊接。轉(zhuǎn)軸內(nèi)套銷軸并留有微小間隙，銷軸通過螺栓與C形夾具的上下兩夾具翼緣板相連，C形夾具腹板焊接弧形耳板，耳板預(yù)留孔洞與柔性防護系統(tǒng)的另一支撐繩相連。當柔性防護系統(tǒng)受到?jīng)_擊時，連接支撐繩的彈簧鋼受拉并繞轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，由彎曲狀態(tài)變?yōu)槔睜顟B(tài)，通過其塑性變形消耗能量。沖擊結(jié)束后，彈簧鋼可由拉直狀態(tài)再次繞轉(zhuǎn)軸盤旋成彈簧狀從而實現(xiàn)重復(fù)使用。本發(fā)明所述耗能器結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，耗能機制明確，耗能能力強，拆裝維修方便，能適用于狹窄空間安裝，可重復(fù)多次使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于邊坡柔性防護系統(tǒng)的簧式屈服型耗能器及設(shè)計方法，屬于邊坡地質(zhì)災(zāi)害防護領(lǐng)域。

背景技術(shù)

邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治是我國土木工程領(lǐng)域所面對的最為重大的問題之一，尤其是在公路、鐵路沿線工程中，崩塌、落石、滑坡、泥石流等災(zāi)害頻發(fā)，嚴重危害了人們的生命財產(chǎn)安全。傳統(tǒng)的剛性攔石壩等防護措施對地形要求較高，具有局限性，柔性防護系統(tǒng)輕質(zhì)高強、安裝方便，適用于各種地形，已廣泛應(yīng)用于崩塌、落石、滑坡、泥石流等災(zāi)害的防治中。柔性防護系統(tǒng)由支撐柱、柔性金屬攔截網(wǎng)、耗能器、拉錨系統(tǒng)組成，防護系統(tǒng)受到?jīng)_擊時通過網(wǎng)環(huán)變形、拉錨系統(tǒng)張緊、耗能器工作從而耗散沖擊能量、延長沖擊時間并減小沖擊力。柔性防護系統(tǒng)工作時耗能器消耗能量最多，起到主要的耗能作用，現(xiàn)有柔性防護系統(tǒng)中主要使用減壓環(huán)作為耗能器進行耗能。減壓環(huán)由鋼絲繩、金屬管和套筒組成，耗能能力有限且占據(jù)很大的安裝空間，并很難在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化以大幅度提升其耗能能力。同時，減壓環(huán)通常在一次工作后就出現(xiàn)破壞、斷裂現(xiàn)象，無法重復(fù)利用。因此，在柔性防護系統(tǒng)中需要一種耗能能力強，適用于狹窄空間安裝，能夠重復(fù)使用的耗能器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于邊坡柔性防護系統(tǒng)的簧式屈服型耗能器及設(shè)計方法，主要解決現(xiàn)有邊坡柔性防護系統(tǒng)中耗能器耗能能力不足、不適用于狹窄空間安裝且無法重復(fù)使用的缺陷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述耗能器采用的技術(shù)方案如下：

一方面，本申請保護一種用于邊坡柔性防護系統(tǒng)的簧式屈服型耗能器，包括：

彈簧鋼、轉(zhuǎn)軸、銷軸、C形夾具和弧形耳板，

所述彈簧鋼由方鋼繞轉(zhuǎn)軸機械卷制而成，所述彈簧鋼一端焊接在轉(zhuǎn)軸上，另一端繞轉(zhuǎn)軸緊密纏繞若干圈后自轉(zhuǎn)軸切向伸出一定長度，該伸出端設(shè)有第一連接孔與柔性防護系統(tǒng)的第一支撐繩相連；

轉(zhuǎn)軸內(nèi)置銷軸并可繞銷軸轉(zhuǎn)動，銷軸兩端通過螺栓與C型夾具連接，C型夾具與弧形耳板焊接固定，弧形耳板與柔性防護系統(tǒng)第二支撐繩相連,；

當柔性防護系統(tǒng)受到?jīng)_擊時，第一支撐繩與第二支撐繩受拉，此時與第一支撐繩連接的彈簧鋼會因受拉由盤旋彎曲狀態(tài)變?yōu)槔睜顟B(tài)，通過其塑性變形進行耗能；沖擊結(jié)束后，拉直的彈簧鋼可再次繞轉(zhuǎn)軸盤旋成彈簧狀從而實現(xiàn)重復(fù)使用。

進一步地，所述轉(zhuǎn)軸是鋼制圓筒，內(nèi)套銷軸并留有一定間隙；所述銷軸由鋼材制成，兩端帶螺紋并通過螺栓與C型夾具連接。

進一步地，所述C型夾具由鋼材制成，包括上下兩個夾具翼緣板和中間的夾具腹板，其兩個夾具翼緣板留有夾具連接孔與銷軸進行螺栓連接，夾具腹板與弧形耳板焊接；所述弧形耳板由鋼材制成并帶有第二連接孔與柔性防護系統(tǒng)第二支撐繩相連。

進一步地，所述第一支撐繩、第二支撐繩分別通過繩套夾具形成繩套從而分別與第一連接孔、第二連接孔連接，所述繩套夾具采用鋼絲繩鋁合金壓制接頭或者鋼絲繩夾。

進一步地，若干個彈簧鋼、轉(zhuǎn)軸和銷軸按一定方式排列并分別通過螺栓與C型夾具連接，其中，所述C型夾具的夾具翼緣板為三角形，每個夾具翼緣板預(yù)留若干個夾具連接孔。